专利名称：基于光纤网络的高速公路rfid车辆监控系统的制作方法
技术领域：
本发明属于车辆监控系统领域，具体涉及利用一种基于光纤网络的无线射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术来实现高速公路车辆实时监控的处理系统。
背景技术：
随着无线通讯技术的发展，GPS技术已经被广泛应用于地面移动目标的跟踪定位和监控。特别是美国取消SA限制后，其定位精度和可靠性有了很大的提高。GSM(全球公众数字移动网)的普及为GPS技术的广泛应用提供了可靠保障，使信息传输更加方便快捷，也使GPS系统的运行费用有了较大幅度的下降。但是GPS系统的定位精度受天气影响十分严重，在室内或楼群间等卫星信号接收不好的地区其性能和可用性都受到了严重的限制；按短消息收费的运营模式无法保证信息的可得性，容易出现延迟、丢失的现象；其定位速度相对较慢，难于识别、监控高速移动的物品，实施部署上也比较昂贵。
RFID技术是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合(电感或电磁耦合)传输特性，实现对目标物体的自动识别和监控。RFID技术有多种应用领域，尤其适用于需要频繁改变数据内容的场合。但是，在应用RFID技术追踪物品的系统中，往往将RF识别装置置于车内，利用无线通讯技术传输获取的信息，具有数据传输速度较慢，对高速运动的物品可能失效的缺点。
光纤通信具有通信容量大、中继距离长、不受电磁干扰、资源丰富、光纤重量轻、体积小等优点。进入″九五″以来，我国高速公路的光纤网络建设发展非常迅速，高速公路网正在逐步形成，高速公路通信系统已开始从单条路的内部通信向路网环境的广域通信转变。就总体而言，高速公路光纤网络建设投入大、设施先进但利用率非常低，造成了巨大的资源浪费。
现有的技术解决了高速公路车辆监控问题的部分困难，但是上述技术仍存在不足之处，突出表现在GPS系统技术复杂，成本高，具有相当程度的不稳定性；RFID车载系统必须利用无线网络，速度慢、精度低。为了进一步改善车辆监控系统，存在这样的需求提出一种可提高车辆实时监控的准确性、增强车辆动态信息的可得性，以及实现高敏捷客户响应的车辆监控系统。尤其是这种系统需要能够充分利用高速公路现有基础设施，使供应商可以不必提供复杂的服务基础设施而实现便利而有效的高速公路车辆监控服务。本发明正是提出了这样一种高速公路车辆监控系统。
发明内容
本发明提供了一种高速公路车辆实时监控方法，能够实现以下功能车辆监控信息数字化，为车辆提供专用的RF识别卡，可存储被监管车辆的相关信息；RF识别卡防伪、防拆，每张RF识别卡均具有全球唯一的标示号，并采用防拆技术安装；不停车远距离自动化识别，可识别高速行驶的车辆；黑名单车辆自动排查；提供EDI接口，生成专用电子报文。
本发明提供了一个基于高速公路光纤网络的车辆监控系统，它由以下部分组成光纤网络、高速公路紧急电话亭、RF识别卡、微波天线、读头、智能控制器、控制管理信息系统。
其中，高速公路紧急电话亭是高速公路建设的必要配套设施，依照中国高速公路设置要求，每1公里安装一座紧急电话亭。因此，规律设置的高速公路沿线紧急电话亭成为高速公路上显著的标志，将每个紧急电话亭设为一个节点，通过连接车辆依次经过的各节点可有效拟和车辆行驶路径，达到实时监控行驶车辆的目的。
其中，RF识别卡为基于RFID技术的超高频、无源、免维修电子标签，采用陶瓷封装另带粘贴胶剂可直接贴在车辆的挡风玻璃上。RF识别卡上记载所贴车辆在相关管理部门登记的合法编号，以及系统用户认为需要记载的车辆特征。本发明设计了专用的和临时的两种RF识别卡。
其中，天线向RF识别卡发送微波信号将其激活，并接收反馈的无线射频信号将其传送给读头。本发明采用的天线为高增益定制微波天线，方向性强、作用距离较远、可排除干扰，对除本身工作轴向正方向以外的其他方向辐射均不显著，安全性高。
其中，读头用来自动读取微波天线视场内RF识别卡上的数据，并进行合法性判断和相关信息采集。本发明的读头是专门针对高速公路共性基础设施研制的，可直接置于高速公路紧急电话亭顶端，并通过智能控制器直接利用光纤网络与控制管理信息系统通信。
其中，智能控制器是一台嵌入式计算机，它控制读头工作，作为读头与光纤网络的桥梁。本发明提供了这样一种成低本、低功耗、完全适用于光纤网络的智能控制器，置于读头内，具有LAN、Com、I/O等接口，其作用有通过I/O检测读头的状态；通过串口控制读头、激活或关闭天线工作；读写RF识别卡并对数据加密、解密；解析命令；通过内置的光纤适配器，遵循与中心服务器的既定通信协议实现与控制管理信息系统的信息交换。
其中，控制管理信息系统包括门禁模块、定位模块、信息采集模块、信息处理分析模块、安全救援模块及其他管理应用模块，实现电子化基础信息采集和数据分析挖掘。
本发明考虑了一种专用车辆档案数据库，专门处理智能控制器向其提供的信息。通过唯一的RF识别卡编码可以在此数据库中检索到车辆的详细信息及历史记录，为数据分析和挖掘提供基础；通过车辆经过个电话亭的时间记录可计算车辆整体行驶路径、实时速率，再通过控制管理信息系统的相关模块输出；通过车辆历史记录的分析可形成车辆的个性化档案，并与RF识别卡关联。
本发明考虑了一种专用的智能控制器与中心服务器的通信协议，智能控制器和中心服务器建立面向连接的专用Socket连接，将车辆位置和其他信息封装在数据包中，通过Socket连接发送给对方。收发双方遵循统一的数据包结构进行封装和解析。
如上所述，整个系统无须提供任何服务基础设施，也无须改造现有设施，安装方便、作用距离远、抗干扰能力强、处理速率快、稳定可靠、准确度高，实现了快捷、方便的高速公路车辆监控，以及车辆的个性化管理。
本发明将参考以下示意图，结合具体实例进行说明，以便发明被更好的理解。因此，以下所示的具体情况仅包含对本发明原理和概念方面的易于理解的诠释，并不包含本发明的结构细节。
图1是本发明中系统各部分及其工作方式的示意图。
图2是对高速公路中车辆进行全程监控的流程图。
图3是智能控制器的原理框图。
图4是智能控制器的逻辑模块示意图。
具体实施例方式
参考图1，将RF识别卡4安装在车辆5的挡风玻璃上，或根据需要安装在其他合适的地方，例如车身侧面。将内置智能控制器的读头1安装在高速公路紧急电话亭6顶端，并通过高速公路光纤网络7与安装有控制管理信息系统的中心服务器8连接。将微波天线3置于电话亭6旁的合适位置。
当安装有RF识别卡4的车辆5驶入高速公路有效监控范围内时，智能控制器2控制读头1通过微波天线3发送出一定频率的射频信号，RF识别卡4产生感应电流，发送出与电话亭6相关的位置编码及其他相关信息，通过天线3被读头1读取、解析、并可被保存、传送和显示，在中心服务器8及与之相连的浏览器9上，可应用控制管理信息系统获取图形化的车辆5实时信息。
参考图2，车辆5进入高速公路前须读取相关信息，通过识别卡4的标志位判断该卡的类型。对进行临时卡有效期和当日进出高速公路次数的判断，对于符合要求的临时卡，给予和常规卡相同的处理。对常规卡进行是否废卡和有效期限的判断，准许带有符合要求常规卡的车辆5进入。
车辆5进入高速公路后，系统连续等待新的位置信息的反馈。每当车辆5经过一个读头1的时候，产生一个新的位置信息，系统接收并显示实时位置信息，对车辆5进行监控。在没有接收到下一个位置信息之前，系统根据车辆5历史速度来计算并虚拟车辆5行驶路径，如果系统在较长时间内(超过系统设定的最长时间)没有接收到下一个反馈，则自动启动判断程序，进行事故勘察、交通堵塞处理或者安全救援。
车辆5即将离开高速公路时，系统将判断所用识别卡4是否临时卡，对临时卡进行回收，写入相关记录，并准许车辆5离开。
参考图3，智能控制器2通过内部集成的供电模块14来供电，当它置于磁场中，内部直流电压开始上升，如果供电电压比上电复位15电压门槛值低，电路总是处于复位状态，这样可以防止不稳定操作，在此模式下调制器12是关断的。当供电电压超出上电复位15电压门槛值后，电路开始读配置字并进入默认的读模式，在配置字读出期间，调制器12还是关断状态。当智能控制器2工作在默认读模式下，它监测天线3信号来探测从读头1可能发来的命令。事实上读头1磁场停止时间长过时钟解压器10超时的时间，智能控制器2就中断读模式并等待读头1发出的命令。当有效的命令模型被探测到，命令就被解析并执行，命令执行后又进入默认读模式。其中，光纤适配器17可实现信号的转换，使信息可以通过光纤网络7快速传达至中心服务器8，当智能控制器2有数据要传输时，逻辑模块13将发一个信号至光纤适配器17，其内容包括数据的类型、长度等，光纤适配器17遵循既定协议转换并发送数据，发送完毕后返回相应的信号给逻辑模块13。
参考图4，逻辑模块13控制智能控制器2的状态、配置字的调入、编码、解码、加密等，是智能控制器2的核心部分，它由多个子模块组成。其中，控制器19控制智能控制器2的状态，主要包括关电状态(power supply below PORlevel)、上电初始化、默认读模式、命令处理、禁止模式。上电时当供电电压电平高于上电复位门槛电压，EEPROM的配置字内容被调入配置寄存器20，智能控制器2进入默认读模式。时序发生器18从时钟解压器10中获得时钟信号，产生数率时钟和其他模块工作时所需的时序信号。编码器21在数据被传送到调制器12之前将被编码成连续的NRZ数据，有多种选项来实现多种不同编码，并进行加密，这些编码在RFID中常用(如Manchester，Bi-phase，Miller，PSK，FSK)。命令解码器22检测数据解压器11的输出，当一个场停止状态(field stop)被检测到，它使控制器19转到命令处理状态并对流入的数据进行解码。
本发明中智能控制器2与中心服务器8的通信协议如下智能控制器2可依照协议提交登录请求、上传数据请求、停止上传数据请求，在得到中心服务器8的确认或准许后可实现登陆、上传数据或停止传输。智能控制器2和中心服务器8任意一方均可主动提出中止通信过程。
本发明中，RF识别卡4的容量大小、安装位置、所存储数据项均可根据实际情况进行设定，以满足各高速公路个性化管理的需要。
尽管对本发明已经参照其实施例进行了具体描述，但本领域普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对本发明做出上述或其他形式的细节上的修改。
权利要求
1.一种基于光纤网络的无线射频识别技术的高速公路车辆实时监控的处理系统，由光纤网络、高速公路紧急电话亭、RF识别卡、微波天线、读头、智能控制器、控制管理信息系统等部分组成，其特征在于智能控制器控制读头通过微波天线发送出一定频率的射频信号，RF识别卡产生感应电流，发送出与电话亭相关的位置编码及其他相关信息，通过天线被读头读取、解析、并可被保存、传送和显示，在中心服务器及与之相连的浏览器上，可应用控制管理信息系统获取图形化的车辆实时信息。其中，RF识别卡安装于车身合适位置，例如车身侧面或挡风玻璃，读头安装在高速公路紧急电话亭顶端，并通过高速公路光纤网络与安装有控制管理信息系统的中心服务器连接。其中，智能控制器为专用于控制此种读头并适用于光纤通信的嵌入式计算机，置于读头内。该系统还包括专用的通信协议、信息管理系统及数据库。
全文摘要
一种基于光纤网络的无线射频识别(RFID)技术的高速公路车辆实时监控的处理系统，利用RFID技术监控车辆，利用高速公路光纤网络(7)进行通信。将内置智能控制器(2)的读头(1)安装在高速公路紧急电话亭(6)顶端，当安装有RF识别卡(4)的车辆(5)驶入高速公路有效监控范围内时，智能控制器(2)控制读头通过微波天线(3)发出一定频率的射频信号，RF识别卡(4)产生感应电流，发送与电话亭(6)相关的位置编码及其他相关信息，通过天线(3)被读头(1)读取、解析、并可被保存、传送和显示，在中心服务器(8)及与之相连的访问终端(9)上，可应用控制管理信息系统获取图形化的车辆实时信息。
文档编号G08G1/017GK1811847SQ20061003131
公开日2006年8月2日 申请日期2006年3月8日 优先权日2006年3月8日
发明者罗呈, 赖明勇, 许荻迪 申请人:罗呈, 赖明勇, 许荻迪